JP2020005475A - Power conversion device - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、電力変換装置に関するものである。 The present application relates to a power converter.
従来の電力変換装置は、入力電圧を昇圧または降圧する電圧変換部を備え、入力電源および蓄電装置を含めて電源システムを構成している。電圧変換部は、スイッチング素子、整流素子、およびリアクトルで構成され、スイッチング素子をオンとオフを繰り返し駆動することで直流の入力電圧を昇圧または降圧する。そして、直流の入力電圧を所定の出力電圧に変換するために、電力変換装置においては、電圧変換部を複数並列で構成し、複数並列に接続された電圧変換部に、電流センサおよび電圧センサを用いて、過電流および過電圧が生じることの無いように制御すると共に、電圧変換部の出力が、基準昇降圧電圧値以上に昇降圧しないように制御が行われている。 A conventional power converter includes a voltage converter that steps up or steps down an input voltage, and configures a power supply system including an input power supply and a power storage device. The voltage conversion unit includes a switching element, a rectifying element, and a reactor, and boosts or drops the DC input voltage by repeatedly driving the switching element on and off. Then, in order to convert the DC input voltage to a predetermined output voltage, in the power converter, a plurality of voltage converters are configured in parallel, and a current sensor and a voltage sensor are connected to the plurality of voltage converters connected in parallel. In addition, control is performed so that overcurrent and overvoltage do not occur, and control is performed so that the output of the voltage conversion unit does not step up or step down to a reference step-up / step-down voltage value.
複数の電圧変換部を並列に接続した多相変換部に対して、電圧変換部の動作を停止させる数を次第に増加させる制御を行うことで、電圧変換部が正常であれば多相変換部の出力が切り替え前後で適正に変化し、電圧変換部が異常であれば多相変換部の出力が切り替えの前後で異常な変化を示す特徴を利用して、異常が生じている１つまたは複数の電圧変換部を特定することができる異常検出装置および電源装置が示されている。（特許文献１） For a polyphase converter in which a plurality of voltage converters are connected in parallel, by performing control to gradually increase the number of times the operation of the voltage converter is stopped, if the voltage converter is normal, If the output changes appropriately before and after switching, and the voltage converter is abnormal, one or more abnormalities occur using the feature that the output of the polyphase converter shows abnormal changes before and after switching. An abnormality detection device and a power supply device capable of specifying a voltage conversion unit are shown. (Patent Document 1)
しかしながら、前記特許文献１に記載された異常検出装置および電源装置では電圧変換部の異常状態のスイッチング素子までは特定できず、異常状態と特定された１つまたは複数の電圧変換部を停止させるため、正常動作の継続ができない。さらに、電流センサの故障を想定しておらず、電流センサが異常状態に陥った場合、電流値に基づいて１つまたは複数の電圧変換部が異常状態に陥っていると判断するため、正確に異常状態の箇所を特定できず、前記異常状態のスイッチング素子を特定することができない。また、異常状態と特定された１つまたは複数の電圧変換部を停止させるため、正常動作継続ができない。
本願は前述の問題点を解決するためになされたものであり、電圧変換部の異常状態のスイッチング素子を特定することで、異常状態のスイッチング素子を使用せず、正常なスイッチング素子だけを使用した動作継続を可能とする。また、電流センサの異常状態を特定することで、正確な異常状態の箇所の特定でき、更に異常状態の電流センサを使用しない動作継続を可能とした電力変換装置を得ることを目的とするものである。
However, in the abnormality detection device and the power supply device described in
The present application has been made in order to solve the above-described problem.By specifying an abnormal state switching element of the voltage conversion unit, the abnormal state switching element was not used, and only the normal switching element was used. Operation can be continued. It is another object of the present invention to obtain a power converter capable of accurately identifying a location of an abnormal state by identifying an abnormal state of the current sensor and further enabling operation continuation without using the abnormal state current sensor. is there.
本願に開示される電力変換装置は、入力電源と負荷との間に設けられる電力変換装置であって、前記入力電源に並列接続された第１の平滑コンデンサと、前記負荷に並列に接続され、負極が前記第１の平滑コンデンサの負極に接続された第２の平滑コンデンサと、前記第１の平滑コンデンサと前記第２の平滑コンデンサの間に設けられ、スイッチング素子の動作によって電圧を変換する複数の電圧変換部と、前記電圧変換部のスイッチング素子に流れる電流を検出する第１の電流センサと、前記第２の平滑コンデンサの電圧を検出する第１の電圧センサと、前記スイッチング素子を駆動制御する制御信号部と、前記第１の電流センサの検出値を基に算出される値が所定値から乖離する場合に、前記第１の電圧センサの値に基づいて、前記第１の電流センサが故障であると判定する故障判定部とを備えたものである。 The power conversion device disclosed in the present application is a power conversion device provided between an input power supply and a load, and a first smoothing capacitor connected in parallel to the input power supply, and connected in parallel to the load, A second smoothing capacitor having a negative electrode connected to the negative electrode of the first smoothing capacitor; and a plurality of negative electrodes provided between the first smoothing capacitor and the second smoothing capacitor for converting a voltage by an operation of a switching element. A voltage converter, a first current sensor for detecting a current flowing through a switching element of the voltage converter, a first voltage sensor for detecting a voltage of the second smoothing capacitor, and drive control of the switching element The control signal unit performs the first signal based on the value of the first voltage sensor when the value calculated based on the detection value of the first current sensor deviates from a predetermined value. In which a current sensor and a determining failure determination unit to be faulty.
本願の電力変換装置によれば、複数の電圧変換部のスイッチング素子と、各電圧変換部のスイッチング素子に流れる電流値を検出する第１の電流センサとの中から、異常状態になっているスイッチング素子または第１の電流センサを特定することによって、正常な動作状態を継続することができる。 According to the power converter of the present application, the switching element in the abnormal state is selected from the switching elements of the plurality of voltage conversion sections and the first current sensor that detects the value of the current flowing through the switching element of each voltage conversion section. By specifying the element or the first current sensor, a normal operating state can be continued.
実施の形態１．
本願の実施の形態１を、図１を用いて説明する。図１は、本願の実施の形態１を説明するための電力変換装置１００の回路図である。
なお、各図において、同一符号は各々同一または相当部分を示すものである。
In each drawing, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
図１に示すように、電力変換装置１００は、直流電源１ａと負荷１０との間に設けられ、第１の平滑コンデンサ２、第２の平滑コンデンサ６、第１のリアクトル４ａ、第２のリアクトル４ｂ、第１のリアクトル４ａに流れる電流を検出する第１の電流センサ３ａ、第２のリアクトル４ｂに流れる電流を検出する第２の電流センサ３ｂが設けられ、第１の電圧変換部として、第１のＩＧＢＴ素子５ａ１、第１のＩＧＢＴ素子５ａ１に逆並列接続されている第１のダイオード５ａ２、第２の電圧変換部として、第２のＩＧＢＴ素子５ｂ１、第２のＩＧＢＴ素子５ｂ１に逆並列接続されている第２のダイオード５ｂ２、第３の電圧変換部として、第３のＩＧＢＴ素子５ｃ１、第３のＩＧＢＴ素子５ｃ１に逆並列接続されている第３のダイオード５ｃ２、第４の電圧変換部として、第４のＩＧＢＴ素子５ｄ１、第４のＩＧＢＴ素子５ｄ１に逆並列接続されている第４のダイオード５ｄ２が設けられ、第２の平滑コンデンサ６の両端電圧を検出する第１の電圧センサ７ａ、制御信号部２００、および故障判定部３００から構成されている。
As shown in FIG. 1, a
制御信号部２００は、第１から第４のＩＧＢＴ素子５ａ１〜５ｄ１のゲート信号を生成し、第１から第４のＩＧＢＴ素子５ａ１〜５ｄ１をスイッチング周波数ｆｓｗ（スイッチング周期Ｔｓｗ）にてオン、オフ動作させる。故障判定部３００は、第１の電流センサ３ａと第２の電流センサ３ｂと第１の電圧センサ７ａの検出値に基づいて故障判定を行う。
The
第１の平滑コンデンサ２は、直流電源１ａに対して並列に接続されている。第１の電流センサ３ａの一方の端子３ａ１は、第１の平滑コンデンサ２の正極と第２の電流センサ３ｂの一方の端子３ｂ１に接続され、第１の電流センサ３ａの他方の端子３ａ２は、第１のリアクトル４ａを介して、第１のＩＧＢＴ素子５ａ１のコレクタ端子と第２のＩＧＢＴ素子５ｂ１のエミッタ端子に接続されている。第２の電流センサ３ｂの他方の端子３ｂ２は、第２のリアクトル４ｂを介して、第３のＩＧＢＴ素子５ｃ１のコレクタ端子と第４のＩＧＢＴ素子５ｄ１のエミッタ端子に接続されている。
The
第１のＩＧＢＴ素子５ａ１のエミッタ端子と第３のＩＧＢＴ素子５ｃ１のエミッタ端子は、第１の平滑コンデンサ２の負極と第２の平滑コンデンサ６の負極に接続されている。第２のＩＧＢＴ素子５ｂ１のコレクタ端子と第４のＩＧＢＴ素子５ｄ１のコレクタ端子は、第２の平滑コンデンサ６の正極に接続されている。第１の電圧センサ７ａの一方の端子７ａ１は、第２の平滑コンデンサ６の正極に接続され、他方の端子７ａ２は、負極に接続されている。負荷１０は、第２の平滑コンデンサ６と並列接続されている。
The emitter terminal of the first IGBT element 5a1 and the emitter terminal of the third IGBT element 5c1 are connected to the negative electrode of the
制御信号部２００の第１の出力端子２０１ａは、第１のＩＧＢＴ素子５ａ１のゲート端子に接続され、第２の出力端子２０１ｂは、第２のＩＧＢＴ素子５ｂ１のゲート端子に接続され、第３の出力端子２０１ｃは、第３のＩＧＢＴ素子５ｃ１のゲート端子に接続され、第４の出力端子２０１ｄは、第４のＩＧＢＴ素子５ｄ１のゲート端子に接続されている。故障判定部３００の第１の入力端子３０１ａは、第１の電流センサ３ａの出力端子３ａ３に接続され、第２の入力端子３０１ｂは、第２の電流センサ３ｂの出力端子３ｂ３に接続され、第３の入力端子３０２ａは、第１の電圧センサ７ａの出力端子７ａ３に接続されている。制御信号部２００の入力端子２０２は、故障判定部３００の出力端子３０３に接続されている。
The
定常状態における電力変換装置１００の動作状態として、第１の平滑コンデンサ２から第２の平滑コンデンサ６に電力を供給する状態（以降、力行動作と称する）と、図１に示す直流電源１ａと負荷１０の配置を入れ替えて第２の平滑コンデンサ６から第１の平滑コンデンサ２に電力を供給する状態（以降、回生動作と称する）の２つの状態が存在する。
As the operation state of the
図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）は、本願の実施の形態１の力行動作時の動作モードを説明するための回路図であり、図３は、本願の実施の形態１の力行動作時の理想動作波形である。図２（ａ）〜（ｃ）の点線は、電流経路を表しており、図３では動作モードにおける第１から第４のＩＧＢＴ素子５ａ１〜５ｄ１のゲート信号Ｇ５ａ、Ｇ５ｂ、Ｇ５ｃ、Ｇ５ｄ、第１のリアクトル４ａの両端電圧Ｖ４ａ、第２のリアクトル４ｂの両端電圧Ｖ４ｂ、第１のリアクトル４ａに流れる電流Ｉ４ａ、第２のリアクトル４ｂに流れる電流Ｉ４ｂ、第２の平滑コンデンサ６の電圧Ｖ２の関係を表している。図３に示すように、初めの動作モードは、図２（ａ）に示す第１動作モードである。第１動作モードでは第１のＩＧＢＴ素子５ａ１がオン、第２のＩＧＢＴ素子５ｂ１と第３のＩＧＢＴ素子５ｃ１と第４のＩＧＢＴ素子５ｄ１がオフとなり、電流経路は、第１の平滑コンデンサ２、第１のリアクトル４ａ、第１のＩＧＢＴ素子５ａ１、第１の平滑コンデンサ２を通る経路と、第１の平滑コンデンサ２、第２のリアクトル４ｂ、第４のダイオード５ｄ２、第２の平滑コンデンサ６、第１の平滑コンデンサ２を通る経路であり、第１のリアクトル４ａの両端には、電圧Ｖ１が印加され、第２のリアクトル４ｂの両端には電圧（Ｖ１−Ｖ２）が印加されている。電流の向きは力行動作時の方向を正とする。
2 (a), 2 (b), and 2 (c) are circuit diagrams for explaining an operation mode at the time of a power running operation according to the first embodiment of the present invention, and FIG. It is an ideal operation | movement waveform at the time of the power running operation | movement of
次の動作モードは、図２（ｃ）に示す第３動作モードである。第３動作モードは、図２（ｃ）に示すように、第１から第４のＩＧＢＴ素子５ａ１〜５ｄ１がオフとなり、電流経路は、第１の平滑コンデンサ２、第１のリアクトル４ａ、第２のダイオード５ｂ２、第２の平滑コンデンサ６、第１の平滑コンデンサ２を通る経路と、第１の平滑コンデンサ２、第２のリアクトル４ｂ、第４のダイオード５ｄ２、第２の平滑コンデンサ６、第１の平滑コンデンサ２を通る経路であり、第１のリアクトル４ａの両端と第２のリアクトル４ｂの両端には電圧（Ｖ１−Ｖ２）が印加されている。
The next operation mode is the third operation mode shown in FIG. In the third operation mode, as shown in FIG. 2C, the first to fourth IGBT elements 5a1 to 5d1 are turned off, and the current path includes the
次の動作モードは、図２（ｂ）に示す第２動作モードである。第２動作モードは、図２（ｂ）に示すように、第３のＩＧＢＴ素子５ｃ１がオン、第１のＩＧＢＴ素子５ａ１と第２のＩＧＢＴ素子５ｂ１と第４のＩＧＢＴ素子５ｄ１がオフとなり、電流経路は、第１の平滑コンデンサ２、第１のリアクトル４ａ、第２のダイオード５ｂ２、第２の平滑コンデンサ６、第１の平滑コンデンサ２を通る経路と、第１の平滑コンデンサ２、第２のリアクトル４ｂ、第３のＩＧＢＴ素子５ｃ１、第１の平滑コンデンサ２を通る経路であり、第１のリアクトル４ａの両端には電圧（Ｖ１−Ｖ２）が印加され、第２のリアクトル４ｂの両端には電圧Ｖ１が印加されている。
The next operation mode is the second operation mode shown in FIG. In the second operation mode, as shown in FIG. 2B, the third IGBT element 5c1 is turned on, the first IGBT element 5a1, the second IGBT element 5b1, and the fourth IGBT element 5d1 are turned off. The path includes a path passing through the
次の動作モードは、図２（ｃ）に示す第３動作モードである。前述した第３動作モードと同様の動作となるため、説明を割愛する。
以上の一連の「第１動作モードから、第３動作モード、第２動作モード、第３動作モード」の繰り返しにより、第１の平滑コンデンサ２の電圧Ｖ１を任意の電圧に昇圧して、第２の平滑コンデンサ６の電圧Ｖ２として出力させることができる。
The next operation mode is the third operation mode shown in FIG. Since the operation is similar to that of the third operation mode described above, the description is omitted.
By repeating the series of “first operation mode, third operation mode, second operation mode, and third operation mode”, the voltage V1 of the
回生動作の場合、力行動作と異なる点は、第１から第４のＩＧＢＴ素子５ａ１〜５ｄ１を流れる電流の向きと第１のＩＧＢＴ素子５ａ１のゲート信号Ｇ５ａと第２のＩＧＢＴ素子５ｂ１のゲート信号Ｇ５ｂを入れ替え、第３のＩＧＢＴ素子５ｃ１のゲート信号Ｇ５ｃと第４のＩＧＢＴ素子５ｄ１のゲート信号Ｇ５ｄを入れ替え、電圧Ｖ２を降圧することのみであり、電流経路が両者で同じであるため、以降の説明においても回生動作の説明を割愛する。 In the case of the regenerative operation, the points different from the power running operation are the directions of the currents flowing through the first to fourth IGBT elements 5a1 to 5d1, the gate signal G5a of the first IGBT element 5a1, and the gate signal G5b of the second IGBT element 5b1. , The gate signal G5c of the third IGBT element 5c1 and the gate signal G5d of the fourth IGBT element 5d1 are only replaced, and the voltage V2 is reduced. Since the current paths are the same for both, the following description will be made. Also, the description of the regenerative operation is omitted.
電力変換装置１００では、Ｖ２検出値とＶ２目標値が一致するように第１から第４のＩＧＢＴ素子５ａ１〜５ｄ１をオンオフさせることで制御している。第１から第４のＩＧＢＴ素子５ａ１〜５ｄ１のいずれか１つに異常が発生した場合、第１のリアクトル４ａの電流値Ｉ４ａ、または第２のリアクトル４ｂの電流値Ｉ４ｂが異常値となり、２経路の電流値がアンバランスとなり、電流値Ｉ４ａまたは電流値Ｉ４ｂが増大することで損失も増大し、第１から第４のＩＧＢＴ素子５ａ１〜５ｄ１のいずれかが耐熱温度を超過してしまうこと、および過電流が流れてしまうことによって、正常動作が不可能となる。
In the
前記異常の例として、第１から第４のＩＧＢＴ素子５ａ１〜５ｄ１のいずれかがオープン故障となる電流を通さない異常（以降、オフ固着異常と称する）を挙げる。
図４（ａ）、図４（ｂ）は、本願の実施の形態１の第１のＩＧＢＴ素子５ａ１にオフ固着異常が発生した場合の力行動作の動作モードを説明するための回路図である。それぞれの動作モードでの電流経路は、実施の形態１の図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）と同様のため説明を割愛する。
As an example of the abnormality, there is an abnormality in which one of the first to fourth IGBT elements 5a1 to 5d1 does not pass a current that causes an open failure (hereinafter, referred to as an off-fix abnormality).
FIGS. 4A and 4B are circuit diagrams for explaining the operation mode of the power running operation when the off-fixation abnormality occurs in the first IGBT element 5a1 according to the first embodiment of the present invention. The current paths in the respective operation modes are the same as those in FIG. 2A, FIG. 2B, and FIG.
図５は、第１のＩＧＢＴ素子５ａ１にオフ固着異常が発生した場合の理想動作波形である。図５に示すように、第１のＩＧＢＴ素子５ａ１にオフ固着異常が発生した場合は、第１のＩＧＢＴ素子５ａ１がオンせず、電流値Ｉ４ａが０Ａのため、電流値Ｉ４ａと電流値Ｉ４ｂの間でアンバランスが生じ、正常動作が不可能となる。第２のＩＧＢＴ素子５ｂ１のオフ固着異常時は、回生動作時に同様の状態となり、第３のＩＧＢＴ素子５ｃ１と第４のＩＧＢＴ素子５ｄ１の各オフ固着異常時は、第１のＩＧＢＴ素子５ａ１と第２のＩＧＢＴ素子５ｂ１の各オフ固着異常時に対して、電流値Ｉ４ａと電流値Ｉ４ｂが変わり、電圧値Ｖ４ａと電圧値Ｖ４ｂが変わるのみであり、動作は、第１のＩＧＢＴ素子５ａ１と第２のＩＧＢＴ素子５ｂ１の各オフ固着異常時と同様であるため説明を割愛する。 FIG. 5 shows an ideal operation waveform when an off-fixation abnormality occurs in the first IGBT element 5a1. As shown in FIG. 5, when the OFF fixation abnormality occurs in the first IGBT element 5a1, the first IGBT element 5a1 does not turn on and the current value I4a is 0A. Imbalance occurs between them, making normal operation impossible. When the second IGBT element 5b1 is off-fixed abnormally, the same state occurs during the regenerative operation. When the third IGBT element 5c1 and the fourth IGBT element 5d1 are off-fixed abnormally, the first IGBT element 5a1 and the fourth The current value I4a and the current value I4b are changed and only the voltage value V4a and the voltage value V4b are changed with respect to each off fixation abnormality of the IGBT element 5b1 of the second IGBT element 5b1. The description is omitted because it is the same as that at the time of the abnormal OFF fixation of the IGBT element 5b1.
また、第１の電流センサ３ａ、または第２の電流センサ３ｂに異常が発生した場合は、２並列間の電流値がアンバランスとなることを基に、電流センサの故障判定を行うことができる。第１から第４のＩＧＢＴ素子５ａ１〜５ｄ１にオフ固着異常が発生した場合も、前述の通り、２並列間の電流値がアンバランスとなり、電流センサに異常が発生した場合と同様の挙動となってしまい、電流センサの故障判定と誤判定してしまう。したがって、電流センサの異常とＩＧＢＴ素子の異常を区別して故障判定を行う必要がある。
Further, when an abnormality occurs in the first
図６は、本願の実施の形態１に用いられる故障判定のフローチャート図である。図７（ａ）〜（ｈ）は、本願の実施の形態１に用いられる故障判定時の動作モードを説明するための回路図である。図７（ａ）〜（ｈ）の点線は、電流経路を表している。
図６に示すように、ステップＳＴ０の通常制御を継続し、ステップＳＴ１において、２並列間の電流値にアンバランスが生じないことを確認し、アンバランスが生じていなければ、制御を繰り返し、電流値および電圧値の検出を継続する。２並列間の電流値にアンバランスが生じた場合には、ステップＳＴ２において、第１のＩＧＢＴ素子５ａ１を駆動させ、ステップＳＴ３において、第２の平滑コンデンサ６の電圧Ｖ２が変動した場合には、第１のＩＧＢＴ素子５ａ１は正常であり、電圧Ｖ２が変動しない場合は、ステップＳＴ４において、第１のＩＧＢＴ素子５ａ１のオフ固着異常と判定する。この判定方法は、ＩＧＢＴ素子にオフ固着異常が発生した場合に、前述した通り、電流が流れないため、電圧Ｖ２が変動しないことを利用している。
FIG. 6 is a flowchart of the failure determination used in the first embodiment of the present application. FIGS. 7A to 7H are circuit diagrams for explaining the operation mode at the time of failure determination used in the first embodiment of the present application. The dotted lines in FIGS. 7A to 7H represent current paths.
As shown in FIG. 6, the normal control in step ST0 is continued, and in step ST1, it is confirmed that there is no imbalance in the current value between the two parallel circuits. If no imbalance has occurred, the control is repeated. The detection of the value and the voltage value is continued. When the imbalance occurs in the current value between the two parallels, the first IGBT element 5a1 is driven in step ST2, and when the voltage V2 of the
第２の平滑コンデンサ６の電圧Ｖ２が変動した場合には、ステップＳＴ５において、第２のＩＧＢＴ素子５ｂ１を駆動させる。そしてステップＳＴ６において、第２の平滑コンデンサ６の電圧Ｖ２が変動するか否かを判定し、変動した場合には、第２のＩＧＢＴ素子５ｂ１は正常であり、電圧Ｖ２が変動しない場合には、ステップＳＴ７において、第２のＩＧＢＴ素子５ｂ１のオフ固着異常と判定する。第２のＩＧＢＴ素子５ｂ１が正常の場合には、ステップＳＴ８において、第３のＩＧＢＴ素子５ｃ１を駆動させ、ステップＳＴ９において、第２の平滑コンデンサ６の電圧Ｖ２が変動するか否かを確認し、電圧Ｖ２が変動した場合には、第３のＩＧＢＴ素子５ｃ１は正常であり、電圧Ｖ２が変動しない場合には、ステップＳＴ１０において、第３のＩＧＢＴ素子５ｃ１のオフ固着異常と判定する。第３のＩＧＢＴ素子５ｃ１までに異常がなければ、続いて、ステップＳＴ１１において、第４のＩＧＢＴ素子５ｄ１を駆動させ、ステップＳＴ１２において、第２の平滑コンデンサ６の電圧の変動が生じるか否かを確認する。電圧Ｖ２が変動した場合には、第４のＩＧＢＴ素子５ｄ１は正常であり、電圧Ｖ２が変動しない場合には、ステップＳＴ１３において、第４のＩＧＢＴ素子５ｄ１のオフ固着異常と判定する。第１から第４のＩＧＢＴ素子５ａ１〜５ｄ１が正常と判定されれば、ステップＳＴ１４において、電流センサの異常と故障判定する。
以上より、電流センサの異常と第１から第４のＩＧＢＴ素子５ａ１〜５ｄ１の異常を区別することが可能となる。
When the voltage V2 of the
As described above, it is possible to distinguish the abnormality of the current sensor from the abnormality of the first to fourth IGBT elements 5a1 to 5d1.
図８は、第１のＩＧＢＴ素子５ａ１のみを駆動させた場合の理想動作波形であり、第１から第４のＩＧＢＴ素子５ａ１〜５ｄ１のゲート信号、リアクトル電流、リアクトル電圧およびコンデンサ電圧の関係を表している。
図８に示すように、初めの動作モードは、図７（ａ）に示す第６動作モードである。この場合、第１のＩＧＢＴ素子５ａ１がオン、第２のＩＧＢＴ素子５ｂ１、第３のＩＧＢＴ素子５ｃ１および第４のＩＧＢＴ素子５ｄ１がオフであって、電流経路は、図７（ａ）に示すように第１の平滑コンデンサ２、第１のリアクトル４ａ、第１のＩＧＢＴ素子５ａ１、第１の平滑コンデンサ２を通る経路であり、第１のリアクトル４ａの両端には電圧Ｖ１が印加される。
FIG. 8 is an ideal operation waveform when only the first IGBT element 5a1 is driven, and shows the relationship among the gate signals, the reactor current, the reactor voltage, and the capacitor voltage of the first to fourth IGBT elements 5a1 to 5d1. ing.
As shown in FIG. 8, the first operation mode is the sixth operation mode shown in FIG. In this case, the first IGBT element 5a1 is on, the second IGBT element 5b1, the third IGBT element 5c1, and the fourth IGBT element 5d1 are off, and the current path is as shown in FIG. Is a path passing through the
次の動作モードは、図７（ｂ）に示す第７動作モードである。この場合、第１から第４のＩＧＢＴ素子５ａ１〜５ｄ１がオフし、電流経路は、図７（ｂ）に示すように第１の平滑コンデンサ２、第１のリアクトル４ａ、第２のダイオード５ｂ２、第２の平滑コンデンサ６、第１の平滑コンデンサ２を通る経路であり、第１のリアクトル４ａの両端には電圧（Ｖ１−Ｖ２）が印加される。第１のＩＧＢＴ素子５ａ１が正常であれば、電圧Ｖ４ａ、電流Ｉ４ａ、電圧Ｖ２は、図８の実線グラフ（Ａ）のように変動する。第１のＩＧＢＴ素子５ａ１がオフ固着異常であればオンしないため、電圧Ｖ４ａ、電流Ｉ４ａ、電圧Ｖ２は、図８の点線グラフ（Ｂ）のように変動しない。したがって、電圧Ｖ２の変動の有無により第１のＩＧＢＴ素子５ａ１の故障判定が可能となる。
The next operation mode is the seventh operation mode shown in FIG. In this case, the first to fourth IGBT elements 5a1 to 5d1 are turned off, and the current path is, as shown in FIG. 7B, a
図９は、第２のＩＧＢＴ素子５ｂ１のみを駆動させた場合の理想動作波形を示しており、ゲート信号、リアクトル電流、リアクトル電圧およびコンデンサ電圧の関係を表している。
図９に示すように、初期状態の電圧Ｖ２は、電圧Ｖ１よりも大きい値とする。また、初めの動作モードは、図７（ｅ）に示す第１０動作モードである。この場合、第２のＩＧＢＴ素子５ｂ１がオンし、第１のＩＧＢＴ素子５ａ１と第３のＩＧＢＴ素子５ｃ１と第４のＩＧＢＴ素子５ｄ１は、オフし、電流経路は、第２の平滑コンデンサ６、第２のＩＧＢＴ素子５ｂ１、第１のリアクトル４ａ、第１の平滑コンデンサ２、第２の平滑コンデンサ６を通る経路であり、第１のリアクトル４ａの両端には電圧（Ｖ１―Ｖ２）が印加される。
FIG. 9 shows an ideal operation waveform when only the second IGBT element 5b1 is driven, and shows a relationship among a gate signal, a reactor current, a reactor voltage, and a capacitor voltage.
As shown in FIG. 9, the voltage V2 in the initial state is set to a value higher than the voltage V1. The first operation mode is the tenth operation mode shown in FIG. In this case, the second IGBT element 5b1 is turned on, the first IGBT element 5a1, the third IGBT element 5c1, and the fourth IGBT element 5d1 are turned off, and the current path is the
次の動作モードは、図７（ｆ）に示す第１１動作モードである。この場合、第１から第４のＩＧＢＴ素子５ａ１〜５ｄ１がオフし、電流経路は、第１のリアクトル４ａ、第１の平滑コンデンサ２、第１のダイオード５ａ２、第１のリアクトル４ａを通る経路であり、第１のリアクトル４ａの両端には電圧Ｖ１が印加される。第２のＩＧＢＴ素子５ｂ１が正常であれば、電圧Ｖ４ａ、電流Ｉ４ａ、電圧Ｖ２は、図９の実線グラフ（Ａ）のように変動する。第２のＩＧＢＴ素子５ｂ１がオフ固着異常であれば、オンしないため、電圧Ｖ４ａ、電流Ｉ４ａ、電圧Ｖ２は、図９の点線グラフ（Ｂ）のように変動しない。したがって、電圧Ｖ２の変動の有無により第２のＩＧＢＴ素子５ｂ１の故障判定が可能となる。
The next operation mode is the eleventh operation mode shown in FIG. In this case, the first to fourth IGBT elements 5a1 to 5d1 are turned off, and the current path is a path passing through the
図１０は、第３のＩＧＢＴ素子５ｃ１のみを駆動させた場合の理想動作波形であり、ゲート信号、リアクトル電流、リアクトル電圧およびコンデンサ電圧の関係を表している。
図１０に示すように、初めの動作モードは、図７（ｃ）に示す第８動作モードである。この場合、第３のＩＧＢＴ素子５ｃ１がオン、第１のＩＧＢＴ素子５ａ１と第２のＩＧＢＴ素子５ｂ１と第４のＩＧＢＴ素子５ｄ１がオフし、電流経路は、第１の平滑コンデンサ２、第２のリアクトル４ｂ、第３のＩＧＢＴ素子５ｃ１、第１の平滑コンデンサ２を通る経路であり、第２のリアクトル４ｂの両端には電圧Ｖ１が印加される。
FIG. 10 shows an ideal operation waveform when only the third IGBT element 5c1 is driven, and shows a relationship among a gate signal, a reactor current, a reactor voltage, and a capacitor voltage.
As shown in FIG. 10, the first operation mode is the eighth operation mode shown in FIG. In this case, the third IGBT element 5c1 is turned on, the first IGBT element 5a1, the second IGBT element 5b1, and the fourth IGBT element 5d1 are turned off, and the current paths are the
次の動作モードは、図７（ｄ）に示す第９動作モードである。この場合、第１から第４のＩＧＢＴ素子５ａ１〜５ｄ１がオフし、電流経路は、第１の平滑コンデンサ２、第２のリアクトル４ｂ、第４のダイオード５ｄ２、第２の平滑コンデンサ６、第１の平滑コンデンサ２を通る経路であり、第２のリアクトル４ｂの両端には電圧（Ｖ１−Ｖ２）が印加される。第３のＩＧＢＴ素子５ｃ１が正常であれば、電圧Ｖ４ｂ、電流Ｉ４ｂ、電圧Ｖ２は、図１０の実線グラフ（Ａ）のように変動する。第３のＩＧＢＴ素子５ｃ１がオフ固着異常であれば、オンしないため、電圧Ｖ４ｂ、電流Ｉ４ｂ、電圧Ｖ２は、図１０の点線グラフ（Ｂ）のように変動しない。したがって、電圧Ｖ２の変動の有無により、第３のＩＧＢＴ素子５ｃ１の故障判定が可能となる。
The next operation mode is the ninth operation mode shown in FIG. In this case, the first to fourth IGBT elements 5a1 to 5d1 are turned off, and the current path includes the
図１１は、第４のＩＧＢＴ素子５ｄ１のみを駆動させた場合の理想動作波形を示しており、ゲート信号、リアクトル電流、リアクトル電圧およびコンデンサ電圧の関係を表している。
図１１に示すように、初期状態の電圧Ｖ２は、電圧Ｖ１よりも大きい値とする。また、初めの動作モードは、図７（ｇ）に示す第１２動作モードである。この場合、第４のＩＧＢＴ素子５ｄ１がオンし、第１から第３のＩＧＢＴ素子５ａ１〜５ｃ１がオフし、電流経路は、第２の平滑コンデンサ６、第４のＩＧＢＴ素子５ｄ１、第２のリアクトル４ｂ、第１の平滑コンデンサ２、第２の平滑コンデンサ６を通る経路であり、第２のリアクトル４ｂの両端には電圧（Ｖ１―Ｖ２）が印加される。
FIG. 11 shows an ideal operation waveform when only the fourth IGBT element 5d1 is driven, and shows a relationship among a gate signal, a reactor current, a reactor voltage, and a capacitor voltage.
As shown in FIG. 11, the voltage V2 in the initial state is set to a value higher than the voltage V1. The first operation mode is the twelfth operation mode shown in FIG. In this case, the fourth IGBT element 5d1 turns on, the first to third IGBT elements 5a1 to 5c1 turn off, and the current path includes the
次の動作モードは、図７（ｈ）に示す第１３動作モードである。この場合、第１から第４のＩＧＢＴ素子５ａ１〜５ｄ１がオフし、電流経路は、第２のリアクトル４ｂ、第１の平滑コンデンサ２、第３のダイオード５ｃ２、第２のリアクトル４ｂを通る経路であり、第２のリアクトル４ｂの両端には電圧Ｖ１が印加される。第４のＩＧＢＴ素子５ｄ１が正常であれば、電圧Ｖ４ｂ、電流Ｉ４ｂ、電圧Ｖ２は、図１１の実線グラフ（Ａ）のように変動する。第４のＩＧＢＴ素子５ｄ１がオフ固着異常であれば、オンしないため、電圧Ｖ４ｂ、電流Ｉ４ｂ、電圧Ｖ２は、図１１の点線グラフ（Ｂ）のように変動しない。したがって、電圧Ｖ２の変動の有無により、第４のＩＧＢＴ素子５ｄ１の故障判定が可能となる。
The next operation mode is the thirteenth operation mode shown in FIG. In this case, the first to fourth IGBT elements 5a1 to 5d1 are turned off, and the current path is a path passing through the
第１のＩＧＢＴ素子５ａ１、または第３のＩＧＢＴ素子５ｃ１にオフ固着異常が生じた場合は、力行動作において第１のリアクトル４ａ、または第２のリアクトル４ｂに電流が流れず、正常動作できないが、回生動作においては第１のＩＧＢＴ素子５ａ１と第３のＩＧＢＴ素子５ｃ１を使用しないため、正常動作が可能となる。力行動作において、第２のＩＧＢＴ素子５ｂ１と第４のＩＧＢＴ素子５ｄ１を使用しないため、第２のＩＧＢＴ素子５ｂ１、または第４のＩＧＢＴ素子５ｄ１にオフ固着異常が生じた場合でも正常動作が可能となる。
When the OFF fixation abnormality occurs in the first IGBT element 5a1 or the third IGBT element 5c1, current does not flow through the
したがって、前記の動作を行うことで第１から第４のＩＧＢＴ素子５ａ１〜５ｄ１のオフ固着異常が生じた箇所を特定することができ、正常なＩＧＢＴ素子を用いて電力を伝送し続けることが可能となる。 Therefore, by performing the above-described operation, it is possible to identify a portion where the first to fourth IGBT elements 5a1 to 5d1 have an off-fixed abnormality, and it is possible to continuously transmit power using a normal IGBT element. It becomes.
なお、実施の形態１の電力変換装置１００には、第１から第４のＩＧＢＴ素子５ａ１〜５ｄ１として、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を使用した場合について説明しているが、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のスイッチング素子を用いても実施の形態１と同様の効果が得られる。
In the
また、実施の形態１では、電力変換装置１００のリアクトルとして非結合型のリアクトルを用いた場合の説明を行ったが、結合型のリアクトルを用いても実施の形態１と同様の効果が得られる。
Further, in the first embodiment, the case where a non-coupled reactor is used as the reactor of
また、実施の形態１では、電流センサとＩＧＢＴ素子の故障判定においては、２並列間の電流値にアンバランスが生じた場合に、第１のＩＧＢＴ素子５ａ１から駆動させているが、どのＩＧＢＴ素子から駆動させてもよく、どの順番でＩＧＢＴ素子を駆動させてもよい。
また、実施の形態１では、電流センサをリアクトルと第１の平滑コンデンサ２の正極の間に接続している場合を示しているが、第１と第２のリアクトル４ａ、４ｂに流れる電流をそれぞれ検出できる場所に接続しても実施の形態１と同様の効果が得られる。
Further, in the first embodiment, in the failure determination of the current sensor and the IGBT element, the first IGBT element 5a1 is driven when the current value between the two parallels is unbalanced. IGBT elements may be driven in any order.
In the first embodiment, the case where the current sensor is connected between the reactor and the positive electrode of the
実施の形態２．
図１〜図１１においては、第１の平滑コンデンサ２から第２の平滑コンデンサ６までの構成が２並列構成であったが、３並列構成の場合を実施の形態２で説明する。
1 to 11, the configuration from the
図１２は、実施の形態２を説明するための３並列構成の電力変換装置１０１の回路図である。３並列構成の場合、２並列構成と異なる構成部品として、第３の電流センサ３ｃ、第３のリアクトル４ｃ、および第５の電圧変換部として、第５のＩＧＢＴ素子５ｅ１、第５のＩＧＢＴ素子５ｅ１に逆並列接続されている第５のダイオード５ｅ２、第６の電圧変換部として、第６のＩＧＢＴ素子５ｆ１、および第６のＩＧＢＴ素子５ｆ１に逆並列接続されている第６のダイオード５ｆ２が追加されている。すなわち、３つの電流センサが接続されている状態になる。
FIG. 12 is a circuit diagram of a
追加された第３の電流センサ３ｃ、第３のリアクトル４ｃ、第５のＩＧＢＴ素子５ｅ１、および第６のＩＧＢＴ素子５ｆ１は、２並列構成の部品と同様の機能を果たす。
The added third current sensor 3c,
以下に、追加された部品の接続について説明する。第３の電流センサ３ｃは、端子３ｃ１が第１の平滑コンデンサ２の正極と第１の電流センサ３ａの端子３ａ１に接続され、端子３ｃ２が第３のリアクトル４ｃを介して、第５のＩＧＢＴ素子５ｅ１のコレクタ端子と第６のＩＧＢＴ素子５ｆ１のエミッタ端子に接続されている。第５のＩＧＢＴ素子５ｅ１のエミッタ端子は、第１の平滑コンデンサ２の負極に接続され、第６のＩＧＢＴ素子５ｆ１のコレクタ端子は、第２の平滑コンデンサ６の正極に接続されている。制御信号部２００の端子２０１ｅは、第５のＩＧＢＴ素子５ｅ１のゲート端子に接続され、制御信号部２００の端子２０１ｆは、第６のＩＧＢＴ素子５ｆ１のゲート端子に接続されている。故障判定部３００の端子３０１ｃは、第３の電流センサ３ｃの端子３ｃ３に接続されている。
The connection of the added components will be described below. The third current sensor 3c has a terminal 3c1 connected to the positive electrode of the
実施の形態２の電力変換装置１０１において、定常状態では力行動作と回生動作の２つが存在する。実施の形態２の電力変換装置１０１は、実施の形態１の電力変換装置１００に比べて１回路の並列接続が増えたのみで、定常状態における動作とオフ固着異常時の挙動は、実施の形態１の電力変換装置１００と同様のため、説明を割愛する。
In the
実施の形態２の電力変換装置１０１では、並列間の電流値にアンバランスが生じた場合、第１から第６のＩＧＢＴ素子５ａ１〜５ｆ１と電流センサの故障判定を行い、更に第１から第３の電流センサ３ａ〜３ｃの中から故障状態にある電流センサを特定することが可能となる。
In the
以下に第１から第３の電流センサ３ａ〜３ｃの中から故障状態にある電流センサを特定する方法を述べる。第１から第３の電流センサ３ａ〜３ｃの電流値Ｉ３ａ〜Ｉ３ｃ同士で差分を取り、式（１）〜（３）のように表される。
｜Ｉ３ａ−Ｉ３ｂ｜＝Ｉ３ａｂ ・・・（１）
｜Ｉ３ａ−Ｉ３ｃ｜＝Ｉ３ａｃ ・・・（２）
｜Ｉ３ｂ−Ｉ３ｃ｜＝Ｉ３ｂｃ ・・・（３）
Hereinafter, a method for specifying a current sensor in a failure state from among the first to third
| I3a-I3b | = I3ab (1)
| I3a-I3c | = I3ac (2)
| I3b-I3c | = I3bc (3)
第１から第３の電流センサ３ａ〜３ｃのうちいずれかが故障状態にある電流センサは、他の正常な電流センサと値が異なる。例えば第１の電流センサ３ａが故障状態である場合、電流値Ｉ３ａが他の電流値と異なるため、差分Ｉ３ａｂと差分Ｉ３ａｃが差分Ｉ３ｂｃよりも大きい値となる。
The current sensor in which one of the first to third
なお、第２の電流センサ３ｂまたは第３の電流センサ３ｃが故障状態にある場合でも同様に説明ができる。
また、実施の形態２の電力変換装置１０１の第１から第６のＩＧＢＴ素子５ａ１〜５ｆ１に、ＭＯＳＦＥＴのスイッチング素子を用いても実施の形態２と同様の効果が得られる。
Note that the same description can be applied to a case where the second
Further, the same effect as in the second embodiment can be obtained even if MOSFET switching elements are used for the first to sixth IGBT elements 5a1 to 5f1 of the
また、実施の形態２では電力変換装置１０１のリアクトルに非結合型のリアクトルを用いた場合を示したが、結合型のリアクトルを用いても同様の効果を得ることができる。
また、実施の形態２の電流センサを、リアクトルと第１の平滑コンデンサ２の正極の間に接続している場合を示したが、第１から第３の各リアクトル４ａ〜４ｃに流れる電流をそれぞれ検出できる場所に接続しても同様の効果を得ることができる。
また、実施の形態２では３並列構成の電力変換装置１０１の説明を行ったが、３以上の自然数をＮとして、Ｎ並列構成の電力変換装置でも同様の効果を得ることができる。すなわち、３つ以上の電流センサが接続されていて、スイッチング素子が正常と判定された場合、他の第１の電流センサの値と乖離した１つの第１の電流センサを異常であると特定することができることになる。
Further, in the second embodiment, the case where a non-coupled reactor is used as the reactor of
Further, the case where the current sensor of the second embodiment is connected between the reactor and the positive electrode of the
In the second embodiment, the description has been given of the
実施の形態３．
次に、実施の形態３について説明する。図１３は、実施の形態３の電力変換装置１０２の回路図である。
図１３に示すように、実施の形態３の電力変換装置１０２は、実施の形態１の電力変換装置１００の構成部品に加え、第１の平滑コンデンサ２の両端の電圧Ｖ１を検出する第２の電圧センサ７ｂと、双方向電源１ｂと、双方向電源１ｂに流れる電流Ｉ１ｂを検出する第４の電流センサ８ａとを追加している。ここで、双方向電源１ｂとは、１台で力行動作を行う際には電源装置として機能し、回生動作を行う際には負荷として機能する電源装置である。
Next, a third embodiment will be described. FIG. 13 is a circuit diagram of the
As shown in FIG. 13, the
追加された構成部品の接続について説明する。第２の電圧センサ７ｂの端子７ｂ１は、第１の平滑コンデンサ２の正極に接続され、端子７ｂ２は、負極に接続されている。双方向電源１ｂの一端は、第４の電流センサ８ａの端子８ａ２に接続され、他端は、第２の平滑コンデンサ６の負極に接続されている。第４の電流センサ８ａの端子８ａ１は、第２の平滑コンデンサ６の正極に接続されている。故障判定部３００の入力端子３０１ｄは、第４の電流センサ８ａの出力端子８ａ３に接続され、第２の電圧センサ７ｂの出力端子７ｂ３は、故障判定部の入力端子３０２ｂに接続されている。
The connection of the added components will be described. The terminal 7b1 of the
実施の形態３では、電流センサの故障と第１から第４のＩＧＢＴ素子５ａ１〜５ｄ１の故障を区別し、更に各種センサの値に基づいて、第１の電流センサ３ａの故障と第２の電流センサ３ｂの故障を区別することができる。
In the third embodiment, the failure of the current sensor and the failure of the first to fourth IGBT elements 5a1 to 5d1 are distinguished, and the failure of the first
第１の電流センサ３ａの故障と第２の電流センサ３ｂの故障を区別する方法を次に説明する。第１の平滑コンデンサ２からの電力をＷ１、第２の電圧センサ７ｂの検出値をＶ１、第１の電流センサ３ａの検出値をＩ３ａ、第２の電流センサ３ｂの検出値をＩ３ｂとすると、第１の平滑コンデンサ２からの電力Ｗ１は、式（４）のように表される。
Next, a method for distinguishing the failure of the first
Ｗ１＝Ｖ１×（Ｉ３ａ＋Ｉ３ｂ） ・・・（４）
また、第２の平滑コンデンサ６への電力をＷ２、第１の電圧センサ７ａの検出値をＶ２、第４の電流センサ８ａの検出値をＩ８ａとすると、第２の平滑コンデンサ６への電力Ｗ２は、式（５）のように表される。
Ｗ２＝Ｖ２×Ｉ８ａ ・・・（５）
W1 = V1 × (I3a + I3b) (4)
Further, assuming that the power to the
W2 = V2 × I8a (5)
第１の平滑コンデンサ２からの電力Ｗ１と双方向電源１ｂへの電力Ｗ２は同値となるため、式（６）のように表される。
（Ｉ３ａ＋Ｉ３ｂ）＝Ｖ２×Ｉ８ａ÷Ｖ１ ・・・（６）
Since the power W1 from the
(I3a + I3b) = V2 × I8a ÷ V1 (6)
電流Ｉ３ａと電流Ｉ３ｂの割合が想定できる場合には、係数ｙを用いて、式（７）と表される。
Ｉ３ａ＝ｙ×Ｉ３ｂ ・・・（７）
式（６）と式（７）より、Ｉ３ａは式（８）で、Ｉ３ｂは式（９）で表される。
Ｉ３ａ＝Ｖ２×Ｉ８ａ÷Ｖ１×ｙ÷（１＋ｙ） ・・・（８）
Ｉ３ｂ＝Ｖ２×Ｉ８ａ÷Ｖ１÷（１＋ｙ） ・・・（９）
When the ratio between the current I3a and the current I3b can be assumed, it is expressed by Expression (7) using the coefficient y.
I3a = y × I3b (7)
From Expressions (6) and (7), I3a is expressed by Expression (8), and I3b is expressed by Expression (9).
I3a = V2 × I8a {V1 × y} (1 + y) (8)
I3b = V2 × I8a {V1} (1 + y) (9)
式（８）より算出されるＩ３ａ推定値と第１の電流センサ３ａの検出値Ｉ３ａの値に乖離があれば第１の電流センサ３ａが故障しており、式（９）より算出されるＩ３ｂ推定値と第２の電流センサ３ｂの検出値Ｉ３ｂの値に乖離があれば第２の電流センサ３ｂが故障していることが分かる。すなわち、第１から第４のＩＧＢＴ素子５ａ１〜５ｄ１が正常と判定された場合、第１の平滑コンデンサ２から供給される電力Ｗ１と、双方向電源１ｂへの電力Ｗ２とを計測し、計測値に基づいて想定される電流値に対して、電流センサによって検出された電流値の乖離の程度によって１つまたは複数の電流センサを異常であると特定できることになる。なお、電力を計測することに代えて、前記式（５）に示したように、電圧センサによって検出された電圧値と電流センサによって検出された電流値に基づいて電力値を算出し、この算出された電力値に基づいて異常状態となった電流センサを特定することができる。
If there is a divergence between the estimated value I3a calculated from the equation (8) and the value I3a detected by the first
なお、実施の形態３では２並列構成の電力変換装置１０２の説明を行ったが、２以上の自然数をＮとして、Ｎ並列構成の電力変換装置でも実施の形態３と同様の効果が得られる。
また、実施の形態３の電力変換装置１０２では、２並列全てに電流センサが接続されるよう説明を行ったが、電流センサは、少なくとも１つ接続されていても実施の形態３と同様の効果を得ることができる。
また、実施の形態３の電力変換装置１０２には第１から第４のＩＧＢＴ素子５ａ１〜５ｄ１を記載しているが、ＭＯＳＦＥＴのスイッチング素子を用いても同様の効果を得ることができる。
また、実施の形態３では、電力変換装置１０２のリアクトルに非結合型のリアクトルを用いた場合を示したが、結合型のリアクトルを用いても同様の効果を得ることができる。
また、実施の形態３の電流センサは、リアクトルと第１の平滑コンデンサ２の正極の間に接続されるよう説明を行ったが、第１と第２の各リアクトル４ａ、４ｂに流れる電流をそれぞれ検出できる場所に接続されても同様の効果を得ることができる。
In the third embodiment, the description has been given of the
Further, in the
Although the first to fourth IGBT elements 5a1 to 5d1 are described in the
Further, in the third embodiment, the case where a non-coupled reactor is used as the reactor of
Further, the current sensor according to the third embodiment has been described as being connected between the reactor and the positive electrode of the
実施の形態４．
次に実施の形態４について説明する。図１４は、実施の形態４の電力変換装置１０３の回路図である。
Embodiment 4 FIG.
Next, a fourth embodiment will be described. FIG. 14 is a circuit diagram of a
図１４に示すように、実施の形態４の電力変換装置１０３は、実施の形態３の電力変換装置１０２に対して第４の電流センサ８ａを削減し、双方向電源１ｂへの電力情報を双方向電源１ｂの端子１ｂ３から故障判定部３００の端子３０１ｅへ送ることで、電流の推定値を計算することを可能にしている。
As shown in FIG. 14, the
実施の形態４の電力変換装置１０３は、実施の形態３の電力変換装置１０２に比べて次のところが異なっている。すなわち、双方向電源１ｂの端子１ｂ１が第１の電圧センサ７ａの端子７ａ１に接続されているところと、双方向電源１ｂの端子１ｂ３が故障判定部３００の端子３０１ｅに接続されているところである。
The
以下に、推定値の算出を説明する。式（２）を式（８）と式（９）に代入すると、電力Ｗ２を用いた電流Ｉ３ａと電流Ｉ３ｂの式（１０）、式（１１）が表される。
Ｉ３ａ＝Ｗ２÷Ｖ１×ｙ÷（１＋ｙ） ・・・（１０）
Ｉ３ｂ＝Ｗ２÷Ｖ１÷（１＋ｙ） ・・・（１１）
Hereinafter, the calculation of the estimated value will be described. When the equation (2) is substituted into the equations (8) and (9), the equations (10) and (11) of the current I3a and the current I3b using the power W2 are expressed.
I3a = W2 {V1 × y} (1 + y) (10)
I3b = W2 {V1} (1 + y) (11)
式（１０）より算出されるＩ３ａ推定値と第１の電流センサ３ａの検出値Ｉ３ａの値に乖離があれば第１の電流センサ３ａが故障しており、式（１１）より算出されるＩ３ｂ推定値と第２の電流センサ３ｂの検出値Ｉ３ｂの値に乖離があれば第２の電流センサ３ｂが故障していることが分かる。
If there is a difference between the estimated value I3a calculated from Expression (10) and the value of the detection value I3a of the first
なお、実施の形態４では，２並列構成の電力変換装置１０３の説明を行ったが、２以上の自然数をＮとして、Ｎ並列構成の電力変換装置でも実施の形態４と同様の効果が得られる。
また、実施の形態４では電力変換装置１０３は，２並列全てに電流センサが接続されるよう説明を行ったが、電流センサは，少なくとも１つ接続されても同様の効果を得ることができる。
In the fourth embodiment, the
Further, in the fourth embodiment, the
また、実施の形態４の電力変換装置１０３には第１から第４のＩＧＢＴ素子５ａ１〜５ｄ１を示しているが、ＭＯＳＦＥＴのスイッチング素子を用いても同様の効果を得ることができる。
また、実施の形態４では、電力変換装置１０３のリアクトルに非結合型のリアクトルを用いた場合を示したが、結合型のリアクトルを用いても同様の効果を得ることができる。
Although the first to fourth IGBT elements 5a1 to 5d1 are shown in the
Further, in the fourth embodiment, a case where a non-coupled reactor is used as the reactor of
また、実施の形態４では電流センサをリアクトルと第１の平滑コンデンサ２の正極の間に接続される場合を示しているが、第１と第２の各リアクトル４ａ、４ｂに流れる電流をそれぞれ検出できる場所に接続されても実施の形態４と同様の効果が得られる。
In the fourth embodiment, the case where the current sensor is connected between the reactor and the positive electrode of the
なお、故障判定部３００は、ハードウエアの一例を図１５に示すように、プロセッサ３１０と記憶装置３２０から構成される。記憶装置３２０の詳細は図示していないが、ランダムアクセスメモリ等の揮発性記憶装置と、フラッシュメモリ等の不揮発性の補助記憶装置とを具備する。また、フラッシュメモリの代わりにハードディスクの補助記憶装置を具備してもよい。プロセッサ３１０は、記憶装置３２０から入力されたプログラムを実行する。この場合、補助記憶装置から揮発性記憶装置を介してプロセッサ３１０にプログラムが入力される。また、プロセッサ３１０は、演算結果等のデータを記憶装置３２０の揮発性記憶装置に出力してもよいし、揮発性記憶装置を介して補助記憶装置にデータを保存してもよい。
The
本開示は、様々な例示的な実施の形態および実施例が記載されているが、１つまたは複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、および機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
Although this disclosure describes various exemplary embodiments and examples, the various features, aspects, and functions described in one or more embodiments may be applied to particular embodiments. The present invention is not limited to this, and can be applied to the embodiment alone or in various combinations.
Accordingly, innumerable modifications not illustrated are contemplated within the scope of the technology disclosed herein. For example, a case where at least one component is deformed, added or omitted, and a case where at least one component is extracted and combined with a component of another embodiment are included.
１ａ 直流電源、１ｂ 双方向電源、２ 第１の平滑コンデンサ、
３ａ 第１の電流センサ、４ａ 第１のリアクトル、４ｂ 第２のリアクトル、
５ａ１ 第１のＩＧＢＴ素子、５ａ２ 第１のダイオード、
５ｂ１ 第２のＩＧＢＴ素子、５ｂ２ 第２のダイオード、
５ｃ１ 第３のＩＧＢＴ素子、５ｃ２ 第３のダイオード、
５ｄ１ 第４のＩＧＢＴ素子、５ｄ２ 第４のダイオード、
６ 第２の平滑コンデンサ、７ａ 第１の電圧センサ、７ｂ 第２の電圧センサ、
１０ 負荷、１００，１０１，１０２，１０３ 電力変換装置、２００ 制御信号部、
３００ 故障判定部
1a DC power supply, 1b bidirectional power supply, 2nd smoothing capacitor,
3a first current sensor, 4a first reactor, 4b second reactor,
5a1 first IGBT element, 5a2 first diode,
5b1 second IGBT element, 5b2 second diode,
5c1 third IGBT element, 5c2 third diode,
5d1 fourth IGBT element, 5d2 fourth diode,
6 second smoothing capacitor, 7a first voltage sensor, 7b second voltage sensor,
10 load, 100, 101, 102, 103 power converter, 200 control signal section,
300 Failure judgment unit
本願に開示される電力変換装置は、入力電源と負荷との間に設けられる電力変換装置であって、前記入力電源に並列接続された第１の平滑コンデンサと、前記負荷に並列に接続され、負極が前記第１の平滑コンデンサの負極に接続された第２の平滑コンデンサと、前記第１の平滑コンデンサと前記第２の平滑コンデンサの間に設けられ、スイッチング素子の動作によって電圧を変換する複数の電圧変換部と、各々の前記電圧変換部に備えられ、前記スイッチング素子に流れる電流を検出する第１の電流センサと、前記第２の平滑コンデンサの電圧を検出する第１の電圧センサと、前記スイッチング素子を駆動制御する制御信号部と、前記第１の電流センサの検出値が所定値から乖離する場合に、前記電圧変換部のスイッチング素子を一つずつ駆動させて、前記第２の平滑コンデンサの電圧に変化が無い場合に、駆動の対象となった前記スイッチング素子を異常と判定し、全ての前記電圧変換部の前記スイッチング素子が異常と判定されなければ前記第１の電流センサを異常と判定する故障判定部とを備えたことを特徴とするものである。
The power conversion device disclosed in the present application is a power conversion device provided between an input power supply and a load, and a first smoothing capacitor connected in parallel to the input power supply, and connected in parallel to the load, A second smoothing capacitor having a negative electrode connected to the negative electrode of the first smoothing capacitor; and a plurality of negative electrodes provided between the first smoothing capacitor and the second smoothing capacitor for converting a voltage by an operation of a switching element. A first current sensor that is provided in each of the voltage conversion units and detects a current flowing through the switching element; and a first voltage sensor that detects a voltage of the second smoothing capacitor. when the control signal unit for driving and controlling the switching element, the detection value of the first current sensor deviates from a predetermined value, one by one switching element of the voltage converter Operating, when there is no change in the voltage of the second smoothing capacitor, the switching elements to be driven are determined to be abnormal, and the switching elements of all the voltage conversion units must be determined to be abnormal. For example , a failure determination unit for determining that the first current sensor is abnormal is provided.
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